SEMIKONDUKTOR DAN DIODA SEMIKONDUKTOR

MAKALAH

INTI ATOM DAN RADIOAKTIVITAS MISKONSEPSINYA PADA PEMBELAJARAN FISIKA DI SEKOLAH MENENGAH ATAS

Diajukan Sebagai Salah Satu Tugas Mata Kuliah

Pendalaman Fisika Sekolah II

Dosen Pengampu:

Dr. Adam Malik,M.Pd

           Dindin Nasrudin, M.Pd.

Oleh:

Ruby Noorshifa Romadhona                     1162070061

Yogi Falahudin                                           1162070076

                       

KELOMPOK 12

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2018

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim

            Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami bisa menyelesaikan makalah ini dengan baik.

Sholawat serta salam semoga selalu tercurah limpahkan kepada baginda Nabi Muhammad SAW, tak lupa kepada keluarganya, para sahabatnya dan juga kita semua selaku umatnya hingga akhir zaman, amin.

Makalah tentang Inti Atom dan Radioaktivitas beserta miskonsepsinya pada pembelajaran fisika di sekolah menengah atas telah kami susun dengan semaksimal mungkin, meskipun pada hakikatnya makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, namun kami sangat berterimakasih kepada pihak-pihak yang ikut berpartisipasi dalam pembuatan makalah ini.

Kami sadar bahwa penyusunan makalah ini terdapat banyak kesalahan, oleh karena itu kritik dan saran dari pihak pembaca sangat kami harapkan. Akhir kata kami ucapkan terimakasih.

.

Bandung, Mei 2018

Tim Penyusun

Daftar Isi

KATA PENGANTAR.. ii

Daftar Isi iii

BAB I PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang. 1

B.   Rumusan Masalah. 2

C.   Tujuan Penulisan. 2

BAB II PEMBAHASAN

A.   Konsep Inti 4

B.   Struktur Inti 7

C.   Massa Defek dan Energi Ikat Inti 8

D.   Radioaktivitas. 13

E.    Manfaat Radioaktivitas. 38

F.    Dampak Radioaktvitas. 41

G.       Miskonsepsi Dalam Materi Radioaktivitas. 42

BAB III PENUTUP

A.   Simpulan. 46

B.   Saran. 46

Daftar Pustaka. 47

Hasil Wawancara Guru dan Peserta Didik Terkait Materi Radioaktivitas. 48

LAMPIRAN.. 56

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Fisika inti berpusat pada dua permasalahan utama. Pertama, upaya untuk memahami sifat-sifat gaya yang bekerja pada inti. Kedua, upaya untuk menggambarkan perilaku sistem banyak zarah seperti pada inti atom. Pada kasus fisika inti deskripsi pendekatan yang digunakan untuk menjelaskan gejala-gejala pada inti dikenal sebagai model. Terdapat banyak kemiripan antra struktur inti dengan struktur atom, sehingga kia mendapatkan kemudahan dalam mempelajari sifat-sifat inti. Inti atom mengikuti hukum-hukum fisika kuantum. Inti atom juga memilki keadaan dasar dan keadaan tereksitasi serta terjadi pancaran foton berupa sinar gamma jika transisi antara keadaan-keadaan tereksitasi (Wiyatmo, 2012).

Ada dua perbedaan utama dalam mengkaji sifat-sifat atom dan into. Dalam fisika atom, electron-elektron mengalami gaya yang diberikan oleh inti. Dalam fisika inti tidak terdapat gaya luar seperti itu. Gerak zarah-zarah penyusun inti terjadi karena pengaruh gaya yang diberikan oleh zarah-zarah itu sendiri. Interaksi antara electron-elektron mempunyai pengaruh kecil terhadap tingkat energi atomic, sebagian struktur atom di tentukan oelh interaksi antara electron dengan inti, sehingga pengaruh electron lain dipandang sebagai gangguan kecil. Dalam fisika inti interaksi antara zarah-zarah penyusunnya memberikan gaya inti, sehingga kita tidak dapat menjelaskan masalah sistem banyak benda sebagai gangguan (perbutasi) (Wiyatmo, 2012).

Fisika inti berkaitan dengan fisika nuklir, salah satu gejala yang sangat penting dalam fisika nuklir adalah terkait dengan radioaktivitas. Meskipun nuklida-nuklida diikat oleh gaya nuklir yang cukup kuat, banyak nuklida yang tidak mantap secara spontan melruh menjadi nuklida lain melalui pemancaran zarah, alfa, beta dan gamma. Sebuah nuklida radioaktif dapat mengalami sederetan rangkaian peluruhan menuju konfigurasi inti yang stabil. Peristiwa Radioaktivitas  merupakan peristiwa yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, namun banyak orang bahkan dikalangan siswa yang masih mengalami miskonsepsi tentang peristiwa Radioaktivitas. Oleh karena itu, pada makalah ini akan dibahas mengenai Inti Atom dan Radioaktivitas beserta segala miskonsepsi yang ada padanya pada suatu pembelajaran fisika di sekolah menengah atas.

B.     Rumusan Masalah

Beradasarkan yang telah dikemukakan diatas, maka rumusan masalah dalam penulisan makalah ini, yaitu:

            1.      Bagaimana konsep inti atom?

            2.      Bagaimana konsep struktur dan lambang inti?

            3.      Bagaimana konsep massa defek dan energi ikat inti?

            4.      Bagaimana konsep radioaktivitas?

            5.      Bagaimana cara menghitung peluruhan inti?

            6.      Bagaimana manfaat radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari?

            7.      Bagaimana dampak radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari?

C.    Tujuan Penulisan

Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan dari penulisan makalah ini, yaitu:

            1.      Untuk mengidentifikasi konsep inti atom

            2.      Untuk mengidentifikasi konsep struktur dan lambang inti

            3.      Untuk mengkaji konsep massa defek dan energi ikat inti

            4.      Untuk mengkaji konsep radioaktivitas

            5.      Untuk memahami cara menghitung peluruhan inti

            6.      Untuk mengidentifikasi manfaat radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari

            7.      Untuk mengidentifikasi dampak radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari

                                                                                                                     

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Konsep Inti

Pada tahun-tahun pertama abad keduapuluh, tidak banyak yang diketahui mengenai struktur atom selain fakta bahwa atom berisi ditemukan oleh J.J. Thompson pada tahun 1897, dan massanya tidak diketahui pada saat itu. Jadi, tidaklah mungkin bahkan untuk menyebutkan berapa banyak elektro bermuatan negatif yang ada dalam suatu atom tertentu. Ilmuwan beralasan bahwa karena atom-atom secara listrik adalah netral, atom-atom tersebut pastilah juga berisi suatu muatan positif, namun tidak ada seorang pun yang mengetahui seperti apa bentuk muatan positif tersebut (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Pada 1911, Ernest Rutherford mengusulkan bahwa muatan positif atom terkonsentrasi rapat pada pusat atom, membentuk inti (nukleus), dan, selanjutnya bahwa massa atom hampir seluruhnya pada intinya. Usulan Rutherford bukan hanya dugaan saja, tetapi dilandasi oleh hasil percobaan yang dianjurkan olehnya dan dilakukan oleh rekan, Hans Geiger (penemu pencacah Geiger) dan Emest Marsden, mahasiswa berumur 20 tahun yang belum lulus sarjana (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Pada masa Rutherford, diketahui bahwa unsur-unsur tertentu, disebut Radioaktif, bertransformasi menjadi unsur lainnya secara spontan, memancarkan partikel dalam prosesnya. Salah satunya adalah unsur radon, yang memancarkan partikel alfa (α) yang mempunyai energi sekitar 5.5 MeV. Partikel-partikel ini  sekarang diketahui sebagai inti helium.

Ide Rutherford adalah menembakkan partikel alfa energetik pada sebuah lempeng target tipi dan mengamati arah pembelokan ketika melewati lempengan. Partikel alfa, yang sekitar 7300 kali lebih masif  daripada elektron, mempunyai muatan +2e.       

Mengapa Rutherfors sangat terkejut? Hal tersebut terjadi karena pada waktu percobaan tersebut dilakukan, sebagian besar fisikawan masih percaya bahwa atom mirip puding buah ceri, yang diajukan J.J. Thomson. pada pandangan seperti ini, muatan positif atom diperkirakan tersebar secara merata pada atom. Elektron-elektror (“buah ceri”) dianggap bervibrasi terhadap titik-titik tetap di dalam bola muatan positif ini (“puding”) (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Gaya pembelokan maksimum yang dapat bekerja pada  partikel alia ketika ia melewati bola muatan positif yang begitu besar tentu akan terlampau kecil untuk membelokkan partikel alfa bahkan sebesar 1°. (Pembelokan yang diharapkan telah dibandingkan dengan yang akan Anda amati jika Anda menembakkan sebutir peluru ke sekarung bola salju). Elektron-elektron di dalam atom juga akan berpengaruh sedikit terhadap partkel alta yang energenik dan masif. Mereka akan, pada faktanya,  membuat diri mereka sendiri terbelok dengan kuat bagaikan segerombolan lalat yang beterbangan ke segala arah apabila sebuah batu dilemparkan ke mereka.    Rutherford melihat bahwa, untuk membelokkan partikel alfa ke arah sebaliknya. haruslah ada gaya yang sangat kuat, gaya ini dapat disediakan apabila muatan positif, alih-alih tersebar merata di dalam atom, terkonsentrasi pada pusat atom tersebut. Maka, partikel alfa yang datang dapat sangat dekat ke muatan positit tanpa menembusya.  Keadaan seperti itu akan menghasilkan gaya pembelokan yang kuat

Gbr. 42-3 Besar sudut pembelokan partikel alfa bergantung pada seberapa dekat partikel terhadap inti atom. Partikel alfa akan dibelokkan dengan sudut yang sangat besar apabila partikel alfa berada sangat dekat dengan inti (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Gambar 42-3 menunjukkan jalur-jalur yang mungkin ditempuh oleh partikel alfa ketika partikel-partikel tersebut melewati atom pada lempengan target. Seperti yang kita lihat, sebagian besar tidak dibelokkan ataupun pembelokannya sangat kecil, tetapi sebagian kecil (yang melewati sangat dekat dengan inti) dibelokkan dengan sudut yang sangat besar. Dari analisis data, Rutherford menyimpulkan bahwa jari-jari inti pastilah lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari atom dengan perbandingan 10⁴. Dengan kata lain, sebagian besar ruangg dalam atom adalah kosong (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

B.     Struktur Inti

Bohr berhasil menjelaskan bahwa atom dalam keadaan stabil dan spektrum yang dipancarkan atom hydrogen adalah diskrit. Model tersebut telah meletakkan dasar bahwa atom tersusun oleh inti atom yang bermuatan positif dan electron yang bermuatan negative. Muatan positifnya kemudian disebut proton (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Beberapa hasil eksperimen menunjukkan bahwa proton bukanlah satu-satunya partikel penyusun inti. Atom terdiri atas inti atom dan elektron. Inti atom mengandung lebih dari 99,9% massa atom, meskipun ukurannya sangat kecil bila dibandingkan dengan diameter atom. (Zaelani, et al., 2013). James Chadwick (1891-1974) menemukan neutron sebagai penyusun inti selain proton. Kedua partikel penyusun inti ini disebut nucleon (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Neutron adalah partikel netral yang massanya hampir sama dengan proton. Massa proton dan neutron masing-masing adalah m_p = 1,6726 x 10^-27 dan m_n = 1,6749 x 10^-27 Kg. jika dibandingkan dengan massa electron m_e = 9,11 x 10^-21 kg, massa proton dan neutron kira-kira 1.836 kalinya. Oleh karena itu, sesuai dengan model atom Rutherford, massa atom berpusat pada inti atom (Saripudin, K, & Suganda, 2009). Nukleus tersusun dari dua jenis partikel, yaitu proton  yang bermuatan positif dan nuetron yang netral, yang ketika berkumpul bersama disebut nucleon

Dari seluruh unsur yang ada di alam, hydrogen adalah unsur yang struktur intinya paling sederhana. Inti atom hydrogen hanya terdiri atas sebuah proton. Inti-inti unsur lain tersusun oleh sejumlah proton dan neutron. Jumlah proton dan neutron didalamnya. Suatu unsur X yang memiliki Z proton dan A nucleon (jumlah proton dan neutron) (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

dimana X adalah nama unsur, Z adalah nomor atom (jumlah proton) dan A adalah nomor massa atom (jumlah proton dan neutron) (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

C.    Massa Defek dan Energi Ikat Inti

Selain dinyatakan dalam satuan kilogram, massa inti juga dinyatakan dalam satuan massa atom (sma). Pada satuan ini, 1 sma tepat sama dengan 1/12 kali massa atom karbon . Massa inti atom karbon tepat sama dengan 12.000000 sma. Hubungan antara satuan sma dan satuan kilogram adalah 1 sma = 1.66 x 10^-27 kg. massa inti juga sering disetarakan dengan satuan energi dalam eV (electron Volt(, yakni 1 sma = 931,5 MeV (Megaelektron volt) (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Oleh karena inti tersusun oleh proton dan neutron, massa inti harusnya tepat sama dengan jumlah massa ptoron dan massa neutron (massa nucleon). Akan tetapi kenyataannya tidaklah demikian. Massa inti selalu lebih kecil daripada massa nucleon. Selisih antara massa nucleon dan massa inti disebut massa defek. Massa defek ini berubah menjadi energi yang mengikat inti, yakni energi ikat inti (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Dalam buku (Kusminarto, 2011) Energi ikat inti menyebabkan proton dan neutron tetap berada dalam inti atom. Terjadinya energi ikat ini dikarenakan massa pada inti menyusut sehingga menjadi lenoh kecil dari massa proton dana neutron yang membentuk inti atom tersebut. Penyusutan massa inti dinamakan defek massa (  yang dirumuskan:

           Ditemukan bahwa massa diam suatu nukleus stabil lebih kecil daripada jumlah aljabar massa diam nukleon-nukleon unsur pembentuknya. Penyusutan massa terjadi karena energi negatif diperlukan untuk memegang nukleon-nukleon agar tetap menyatu di dalam nukleus. Total energi ikat inti (nuklir), E_i, diberikan oleh selisih antar energi diam nukleon-nukleon unsur dengan energi diam nukleus akhir:

dengan;

E_i energi ikat inti

 = defek massa

= massa inti (sma)

 = massa proton = 1,0078 sma

 = massa neutron = 1,0087 sma

 = kecepatan cahaya (3.10⁸ m/s)

           Dalam buku (Saripudin, K, & Suganda, 2009) dengan m_p, m_n, dan m_i  masing-masing adalah massa diam proton, neutron dan inti (nuklir). Model “tetesan cairan” dapat digunakan untuk menghitung energi-energi ikat nukleus stabil.

Jika massa proton m_p dan massa neutron m_n, jumlah total massa proton dan neutron (massa nucleon) adalah Zm_p  + (A – Z) m_n. jika massa inti m, massa defeknya adalah

∆m = Z m_p + (A – Z) m_n – m ………………… (1)

Dengan demikian energi ikat inti adalah

E = ∆mc² ……………………………………(2)

dengan ∆m dalam satuan kg, c = 3.0 x 10⁸ m/s, dan E dalam satuan joule (J). Jika ∆m dinyatakan dalam satuan sma, energi ikat inti memenuhi persamaan berikut.

E = ∆m931,5 MeV…………………………...(3)

Energi ikat inti berkaitan dengan jumlah energi yang diberikan untuk memecahkan inti menjadi proton dan neutron pembentuknya. Agar inti stabil, massa inti harus lebih kecil daripada massa nucleon sehingga diperlukan energi untuk memecahkannya (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Adakalanya energi ikat dinyatakan untuk setiap nucleon. Energi ikat rata-rata setiap nucleon adalah energi ikat inti dibagi oleh nomor massa, yakni:

E₀ ­=  ………………………………………(4)

dengan E₀  = energi ikat rata-rata setiap nucleon (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Dalam buku (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012) Deutrum merupakan isotop hidrogen  memiliki neutron dan proton di dalam intinya. Massa atom deutrium massa atom hidrogen ditambah degann massa neutron, yaitu

Massa atom                                         :1,0078 u

Massa Neutron (n)                                   : 1,0087 u+

Massa deutrium yang diharapkan            : 2,0165 u

Namun demikian massa atom deutrium  yang terukur adalah 2,0141 u, memiliki selisih massa 0,0024 u terhadap massa gabungan antara massa atom hidrogen dengan neutron.

Massa 0,0024  u yang hilang pada pembentukan deutrium terkait dengan energi yang diberikan untuk membentuk inti deutrium dari neutron bebas dan proton. Berdasarka kesetaraan massa dan energi, yakni  1 u setara dengan 931 MeV, maka energi yang diperlukan untuk membentuk inti deutrium adalah (0,0024 u) (931 MeV/u) =2,2 MeV. Untuk membuktikan hal tersebut dapat dilakukan sebuah eksperimen memecah inti deutrium menjadi nukleon-nukleon penyusunnya (proton dan neutron) memerlukan energi sebesar 2,2 MeV. Bila energi yang diberikan kurang dari 2,2 MeV maka inti deutrium tidak berpisah menjadi proton dan neutron. Bila energi yang diberikan kepada deutrium lebih besar dari 2,2 MeV maka energi kelebihannya digunakan sebagai tenaga kinetik proton dan neutron pada saat terpisah dari inti deutrium.

Atom deutrium bukanlah satu-satunya atom yang mempunyai massa kurang daripada massa gabungn zarah yang membentuknya, pada semua atom berlaku sifat seperti itu. Kesetaraan energi-massa yang hilang dari suatu inti disebut energi ikat inti. Semakin besar energi ikat sebuauh inti maka semakin besar pula energi yangg harus diberikan untuk memisahkan inti tersebut menjadi nukleon-nukleon pembentuknya. Energi ikat inti mantap berkisar dari 2,2 MeV untuk  sampai dengann 1640 MeV untuk  sebagai ilustrasi pada gambar 4.1 berikut ini disajikan skema pemecahan deutrium menjadi proton dan neutron

Gambar 1 pemisahan deutrium menjadi Proton dan Neutron (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012)

Energi pemisahan (separation energi)

Energi pemisahan dapat didefinisikan sebagai :

-          Kerja yang diperlukan untuk memisahkan proton, neutron,deuteron, atau zarah alfa dari inti atom

-          Energi yang dibebaskan pada saat proton, neutron, deuteron, atau zarah alfa ditangkap inti.

-          Energi pisah neutron memenuhi

                                            (4.3)

Atau                                              (4.4)

Energi pisah zarah alfa memenuhi :

                           (4.5)

Sebagai ilustrasi pada gambar 4.2 berikut ini disajikan grafik hubungan antara energi ikat inti dengan nomor massa A.

Gambar 4.2 grafik energi ikat total terhadap nomor massa

Dari grafik pada gambar 4.2 dapat diketahui :

a.       untuk A kecil, tenaga ikat total rendah dan mengalami kenaikan dengan cepat

b.      untuk A di sekitar 50, terdapat harga maksimum yang datar dengan energi ikat total 8,8 MeV dan turun menjadi 8,4 MeV untuk A = 140

c.       Di atas A=140, harga energi ikat total turun mencapai 7,6 MeV

     Kecilnya harga energi ikat total pada A<40 disebabkan oleh adanya efek permukaan. Turunnya harga energi ikat total pada A>140 disebabkan oleh efek Coulomb.

     Pada grafik kestabilan inti (N-Z) yang disajikan pada gambar 4.3 dapat diinterprestasi sebagi berikut :

a.       untuk inti dengan A<40, inti akan stabil jika N=Z

b.      untuk A>40 garis stabilitas membelok ke atas dengan

c.       dari harga N=Z, dapat disimpulkan bahwa gaya inti tak bergatung pada muatan nukleon (n-n) = (p-p) = (n-p).

d.      kebanyakan inti stabil memiliki N genap, Z genap seperti berikut tampak pada tabel 4.1

tabel 4.1 jumlah inti stabil

N	Genap	Ganjil	Genap	Ganjil
Z	Genap	Genap	Ganjil	Ganjil
Jumlah Inti Stabil	160	53	49	5

Inti ganjil yang stabil :

Gambar 4.3 Grafik Nomor Neutron N terhadap Nomor Atom Z

D.    Radioaktivitas

Radioaktifitas adalah pemancaran sinar-sinar radioaktif secara spontan dengan disertai peluruhan atom menjadi inti yang lain. Unsur radioaktif dapat dideteksi oleh alat detektor radioaktif, atau pencacah Geiger Muller, kamar kabut Wilson, pencacah sintilasi, dan emulsi film. (Anon., 2013). Sinar radioaktif :

Kecepatan             = α < β < γ

Massa                    = α > β > γ

Daya ionisasi         = α > β > γ

Daya tembus         = α < β < γ

Sinar Radioaktif	Muatan Listrik	Daya Ionisasi	Daya Tembus	Pengaruh Medan Magnet dan Medan listrik	Pemancaran Atom
Sinar Alfa (α)	Positif, terdiri atas inti helium (	Sangat besar	Kecil/ lemah	Akan dibelokkan	Bila suatu atom memancarkan sinar alfa, maka nomor atom berkurang 2 dan nomor massa berkurang 4
Sinar Beta (β)	Negative, terdiri atas elektron (	Lebih rendah dari sinar alfa	Lebih besar dari sinar alfa	Dibelokkan	Bila suatu atom memancarkan sinar beta maka nomor atom bertambah 1 dan nomor massa tetap
Sinar Gamma (γ)	Tidak bermuatan	Sangat kecil	Sangat besar	Tidak dibelokkan	Bila suatu atom memancarkan sinar gamma maka nomor atom dan nomor massa tetap

      Dalam buku (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012) salah satu gejala yang sangat penting dalam fisika nuklir adalah terkait dengan radioaktivitas. Meskipun nuklida-nuklida diikat oleh gaya nuklir yang cukup kuat, banyak nuklida yang tidak mantap secara spontan meluruh menjadi nuklida lain melalui pemancaran zarah alfa, beta dan gamma. Sebuah nuklida radioaktiv dalam mengalami sederertan rangkaian peluruhan menuju konfigurasi inti yang stabil. Terdapat 3 aspek radioaktvitas yang luar biasa jika dipandang dari segi fisika klasik, yakni:

1.      Bila inti atom mengalami peluruhan alfa dan beta, bilangan atom Z berubah dan inti menjadi unsur yang berbeda. Hal ini berarti bahwa unsur tidak tetap, meskipun mekanisme tranformasinya tidak dikenal oleh ahli kimia.

2.      Energi yang dikeluarkan selama peluruhan radioaktif timbul dari inti individual tanpa eksistansi eksternal, tidak seperti radiasi atomic. Hal ini dapat digahami setelah Einstein mengemukakan kesetaraan massa-energi.

3.      Peluruhan radioaktif adalah proses statistic yang memenuhi teori kemungkinan. Tidak ada hubungan sebab akibat yang terkait dalam peluruhan inti, yang terdapat hanyalah kemungkinan per satuan waktu (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012).

Pada tahun 1895 berhasil mendeteksi sinar X dengan fluoriensi yang ditimbulkan oleh bahan tertentu. Pada saat Henry Bechquerel mempelajari hal iyu pada tahun 1896, ia mempersoalkan apakah proses sebaliknya dapat terjadi, yaitu dengan intensitas yang tinggi, cahaya menstimulasi bahan fluoresen untuk menghasilkan sinar-x. ia meletakkan garam uranium pada pelat fotografik yang ditutupi kertas hitam, kemudian sistem ini disinari dengan cahaya matahari. Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa pelat fotografi itu seperti berkabut setelah dicuci. Selanjutnya Bechquerel mencoba mengulangi eksperimen itu, tetapi awan menutupi matahari utnuk beberapa hari. Namun, pada saai ia mencuci pelat fotografi tersebut dengan harapan bahwa pelat itu bening, ternyata pelat itu tetap seperti berkabut seperti hasil eksperimen sebelumnya. Dalam waktu singkat ia menemukan sumber radiasi yang mempunyai daya tembus itu adalah uranium yang terdapat dalam garam fluoresen. Becquerel juga dapat memperlihatkan bahwa radiasi itu dapat mengionisasi gas dan sebagian radiasi terdiri dari zarah yang bergerak cepat.

Selang beberapa waktu setelah itu Pierre dan Marie Curie pada saat sedang melakukan ekstraksi uranium dati bahan tambang, mereka berhasil menemukan dua unsur lain yang juga bersifat radioaktif. Unsur yang pertama dinamakan polonium sesuai dengan negara asal AMrie Curie dari Polandia. Unsur yang kedua dikenal sebagai radium, yang keradioaktifannya 100 kali lebih besar dibandingkan dengan uranium. Radioaktivitas suatu unsur timbul dari tadioaktivitas satu atau lebih isotopnya. Banyak sekali unsur yang terdapat dialam tidak bersifat radioaktif, namun demikian unsur-unsur tersebut dapat dibuat menjadi radioaktif melalui proses artifisial yang dapat dimanfaatkan untuk penelitian dibidang biologi dan kedokteran sebagai perunut. Prosedurnya adalah dengan menggabungkan radionuklida dalam senyawa kimiawi dan mengikuti apa yang terjadi pada senyawa itu dalam organisme hidup dengan memantau radiasi yang dipancarkan oleh radionuklida itu. Unsur lain seperti kalium memiliki isotop mentap dan beberapa isotop radioaktif. Sedangkan uranium hanya memiliki isotop-isotop radioaktif.

Rutherford dan rekan sekerjanya berhasil membedakan tiga jenis radiasi yang dipancarkan oleh radionuklida, yakni zarah alfa, beta, da gamma yang akhirnya dikenal sebagai He, electron, dan foton. Energi gamma lebih besar daripada energi zarah beta dan alfa. Radiasi yang energinya terkecil adalah zarah alfa.

Gambar di bawah ini, disajikan ilustrasi tentang kemampuan daya tembus sinar alfa, beta dan gamma.

Gambar Ilustrasi Daya tembus Zarag Alfa, Beta dan Gamma

1.      Pemancaran atau Peluruhan Alfa, Beta dan Gamma.

a.      Pemancaran Alfa

Partikel α adalah inti helium yang dipancarkan oleh suatu inti yang tidak stabil. Oleh karena itu, lambing partikel α sama dengan lambing inti helium. Partikel α bermuatan positif (+2e), dan ketika bergerak di udara akan menimbulkan ionisasi yang cukup besar, paling besar dibandingkan dengan partikel β dan sinar γ. Akan tetapi daya tembusnya paling rendah dibandingkan daya tembus partikel β dan sinar γ, bahkan partikel α tidak dapat menembus kertas (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Inti atom suatu unsur yang memancarkan partikel α akan mengalami pengurangan empat nomor massa dan dua nomor atom. Secara umum, proses pemancaran partikel α dituliskan dalam bentuk persamaan reaksi inti sebagai berikut.

Reaksi inti tersebut menunjukkan bahwa inti X meluruh menjadi inti Y dengan memancarkan partikel α dan membebaskan energi sebesar Q (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Pada reaksi inti berlaku hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom. Jumlah nomor atom dikiri reaksi (sebelah kiri tanda panah) sama dengan jumlah nomor atom dikanan reaksi. Demikian pula, jumlah nomor massa disebelah kiri sama dengan jumlah nomor massa disebelah kanan reaksi (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Selain berlaku dua hukum kekekalan diatas, pada reaksi inti juga berlaku hukum kekekalan massa-energi. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah massa di sebelah kiri reaksi sama dengan jumlah massa disebelah kanan reaksi ditambah massa yang berubah menjadi energi A. pada persamaan pemancaran partikel α diatas, jika m_x adalah massa inti X, m_y adalah massa inti Y, m_α adalah massa partikel α, dan ∆m adalah massa yang berubah menjadi energi, berlaku

sehingga massa yang berubah menjadi energi

dan energi yang dibebaskan

(Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Dalam (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012) radioaktivitas telah diselidiki dalam kurun waktu yang lama. Pda tahun 1896, Becquerel telah menemukan gejala radioaktivitas pada bahan radioaktif alam. Curie dan Rutherford menemukan bahan pemancar radiasi alfa. Struktur nuklir pada peluruhan alfa mempresentasikan peluruha  zarah pada keadaan inti maya (virtual) (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012)

Sebagian besar nuklida dengan nomor massa A>150 adalah tidak setabil dan meluruh dengan pemancaran zarah alfa. Untuk nuklida-nuklida yang lebih ringan, terjadinya peluruhan alfa sangat tidak memungkinkan. Konstanta peluruhan menurun secara eksponensial dengan penurunan energi peluruhan, untuk nomor massa A = 150 secara praktis energi peluruhannya no. nuklida-nuklida dengan jumlah neutron mendekati  N=82 merupakan perkecualian, sebab dengan adanya efek kulit menyediakan tambahan energi peluruhan (Wiyatmo, Fisika Nuklir, 2012).

Informasi deksperimen tentang peluruhan alfa memperlihatkan bebrapa kecendrungan yang muncul pada peluruhan ini, yakni:

1)      Pada umumnya peluruhan alfa terjadi keberuntungan energi peluruhan energi peluruhan pada nomor A, atau nomor Z atau nomor Neutron N; terkecuali pada bilangan-bilangan ajaib (magig numbers), kecendrungan ini bersesuaian dengan rumus massa semiempiris.

2)      Untuk nuklida-nuklida dengan nomor atom Z tertentu memiliki umur paruh sebagai dungsi energi peluruhan, khususnya untuk inti genap-genap. Hubungan ini mencerminkan mekanisme peluruhan.

3)      Spektrum energi peluruhan alfa memberikn informasi tentang skema tingkat-tingkat energi dari inti induk dan inti anak (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012).

Sifat-sifat sinar alfa:

1)      Sinar  diahasilkan oleh pancaran-pancaran partikel  dari sebuah sumber radioaktif.

2)      Sinar  tidak lain adalah inti atom helium,bermuatan +2e dan bermassa 4u.

3)      Sinar  dapat menghitamkan film.Jejak partikel  dalam bahan radioaktif berupa garis       lurus.

4)      Radiasi sinar  memiliki daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar lain.

5)      Radiasi sinar  memiliki jangkauan beberapa cm di udara da sekitar 10-2 mm dalam            logam tipis.

6)      Radiasi sinar  mempunyai daya ionisasi paling kuat sebab muatannya paling besar.

7)      Sinar  dibelokkan oleh medan magnetic dan medan listrik.

8)      Kecepatan sinar  sekitar 0,054c sampai 0,07c,dengan c=kelajuan cahaya dalam vakum. Massa sinar  lebih besar dari sinar  sehingga lebih lambat.

Dalam (Halliday, Resnick, & Walker, 2010) Ketika sebuah inti mengalami peluruhan alfa. Inti ini akan berubah menjadi nuklida yang berbeda dengan memancarkan sebuah partikel alfa (sebuah inti helium, ⁴He).  Sebagai contoh, ketika uranium ²³⁸U mengalami peluruhan alfa, ia akan berubah menjadi torium ²³⁴Th;

²³⁸U à ²²⁴Th + ⁴He                                (42-22)

Peluruhan alfa dari ²³⁸U ini dapat terjadi secara spontan (tanpa sumber energi eksternal) karena massa total produk peluruhan ²³⁴Th dan ⁴He lebih kecil daripada ²³⁸U massa asal. Sehingga, energi massa total produk peluruhan lebih kecil dibandingkan energi massa nuklida asal. Seperti didefinisikan oleh Pers. 37-50  dalam proses seperti ini selisih antara energi massa awal dengan energi massa akhir total disebut sebagai Q dari proses (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Untuk sebuah peluruhan inti, kita mengatakan bahwa selisih energi massa adalah energi disintegrasi dari peluruhan. Nilai Q untuk peluruhan dalam Pers 42-22 adalah 4,25 Mev -- Jumlah energi tersebut disebut dilepaskan oleh peluruhan alfa dari ²³⁸U, dengan energi ditransfer dari energi massa ke energi kinetik pada kedua produk (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Waktu paruh ²³⁸U untuk proses peluruhan adalah 4,5 x 10⁹ tahun. Mengapa sangat lama? Apabila ²³⁸U dapat meluruh dengan cara ini, mengapa tidak setiapnuklida ²³⁸U dalam sampel atom-atom ²³⁸U meluruh dalam satu waktu? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus mengkaji proses peluruhan alfa.

Sebuah fungsi energi potensial untuk pemancaran sebuah partikel alfa oleh ²³⁸U. Garis horizontal hitam yang ditandai Q = 4,25 MeV menunjukkan energi disintegrasi untuk proses tersebut. daerah yang diarsir abu-abu menggambarka pemisahan r yang secara klasik terlarang untuk partikel alfa. Partikel alfa digambarkan oleh sebuah titik, keduanya di dalam penghalang energi potensial ini (pada sisi kiri) dan di luarnya (pada sisi kanan), setelah partikel telah lewat. Garis Horizontal hitam yang ditandai ( ) menunjukkan energi potensial yang sama karena keduanya mempunyai muatan ini yang sama ) (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Kita memilih sebuah model di mana partikel alfa dibayangkan berada (sudah terbentuk) di dalam inti. sebelum partikel tersebut terlepas dari inti. Gambar 42-9 menunjukkan pendekatan energi potensial U(r) dari sistem yang terdiri dari partikel alfa dan inti ²³⁴Th, sebagai sebuah fungsi dari pemisahannya r. Energi ini adalah sebuah kombinasi dari (1) energi potensial yang berkaitan dengan gaya inti kuat (gaya tarik) yang bekerja dalam interior inti dan (2) sebuah potensial Coulomb yang berkaitan dengan gaya listrik (gaya tolak) yang bekerja antara dua partikel sebelum dan sesudah peluruhan terjadi (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Horizontal hitam yang ditandai Q= 4,25 MeV menunjukkan energi disintegrasi untuk proses ini. Jika kita mengasumsikan bahwa ini menggambarkan energi total partikel alfa selama proses peluruhan, maka bagian kurva U(r) di atas garis ini merupakan penghalang energi potensial seperti pada Gbr. 38-15. Penghalang tidak dapat diatasi. Apabila partikel alfa mampu menjadi terpisah sejauh r di dalam penghalang, seharusnya energi potensialnya U melebihi energi totalnya E. Ini artinya, secara klasik, energi kinetiknya K (yang besarnya E-U) akan menjadi
negatif, sebuah keadaan yang mustahil.

Sekarang kita dapat melihat mengapa partikel alfa tidak segera terpancar dari
inti ²³⁸U. Inti tersebut dilingkupi oleh sebuah penghalang potensial yang kuat, melingkupi jika Anda membayangkan dalam tiga dimensi-- volume yang berada di antara dua kulit bola (dengan jari ri sekitar 8 dan 60 fm). Pendapat ini saat ini sangat meyakinkan sehingga sekarang kita mengubah pertanyaan terakhir kita menjadi: Apabila partikel kelihatannya terjebak secara permanen di dalam inti oleh penghalang, bagaimana bisa inti ²³⁸U pernah memancarkan sebuah partikel alfa? Jawabannya adalah, seperti yang telah Anda pelajari pada Subbab 38-9, ada sebuah
probabilitas terhingga yang membuat sebuah partikel dapat menembus sebuah
penghalang energi yang secara klasik tidak mungkin diatasi. Pada kenyataannya, peluruhan alfa terjadi sebagai sebuah akibat dari penembusan penghalang ini.

Waktu-paruh 2 yang sangat lama menyatakan kepada kita bahwa penghalang rupanya tidak "bocor" (leaky). Partikel alfa, dianggap bergerak terus maju-mundur di dalam inti, harus mencapai permukaan bagian dalam penghalang sekitar

Tabel 42-2

Radionuklida	Q	Waktu-paruh
238U	4,25 MeV	4,5 x109 tahun
228U	6,81  MeV	9,1 menit

Perbandingan Dua Alfa yang Dipancarkan

10^-38 kali sebelum berhasil menembus penghalang. Ini sekitar 10¹⁴ kali tiap detik selama sekitar 4 x 10⁹ tahun (usia bumi) Kita, tentu saja (yang sedang menunggu di luar) hanya bisa menghitung partikel alfa yang memang bisa terlepas.

Kita dapat menguji penjelasan mengenai peluruhan alfa ini dengan mempelajari
pemancaran alfa lainnya. Sebagai perbandingan yang ekstrem. perhatikan pelunhas alfa dari isotop uranium lainnya, yaitu ²²⁸U. yang mempunyai energi disintegral 6,81 MeV, sekitar 60% lebih tinggi daripada ²³⁸U. (Nilai juga ditunjukkan sebagai sebuah garis horizontal pada Gbr 42-9). Ingat kembali dan Subbab 38-9 bahwa koefisien transmisi sebuah penghalang sangat sensitif terhadap perubahan kecil dalam energi total dari partikel yang ingin menembusnya. Jadi, kita peluruhan lebih mudah untuk nuklida ini dibandingkan ²³⁸U. Dan itu terjadi seperti tampak pada Tabel 42-2, waktu-paruhnya hanya sekitar 9,1 menit! Peningkatan Q yang hanya sebanyak 1,6 kali menghasilkan sebuah penurunan waktu-paruh (yaitu, keefektifan penghalang sebanyak 3 x 10¹⁴ kali. Seperti inilah tingkat sensitifnya (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

b.      Pemancaran Beta

Inti yang tak stabil yang memiliki jumlah neutron lebih banyak daripada jumlah protonnya akan memancarakan partikel β. Untuk mencapai kestabilan, inti akan mengubah neutron menjadi proton dengan memancarkan partikel β menurut persamaan reaksi berikut.

Partikel β memiliki daya ionisasi dan daya tembus yang besarnya diantara daya ionisasi dan daya tembus partikel α dan sinar γ. Inti yang memancarkan partikel β akan mengalami penambahan nomor atom sebesar 1, sedangkan nomor massanya tetap. Secara umum, raksinya dituliskan sebagai berikut.

Energi yang dibebaskan dalam pemancaran partikel ini dapat ditentukan dengan mengggunaka  hukum kekekalan massa-energi, sama dengan cara menentukan energi yang dibebaskan pada pemancaran partikel α (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Dalam (Wiyatmo, FISIKA NUKLIR, 2012)  peluruhan beta merupakan jenis peluruhan yang paling umum dikenal, sebab hampir semua nuklida tidak berada pada daerah kestabilan. Proses pelutuhan beta meliputi pencaran electron secara langsung dari inti. Bauk electron yang bermuatan positif maupun negative dapat dipancarkan oleh inti yang sama dalam beberapa kasus khusus. Rutherford dan Soddy (1903) mendemonstrasikan bahwa secara kimiawi nomor atom dari sebuahnuklida akan mengalami kenaikan dengan bilangan bulat selama nuklida mengalamipeluruhan beta negative. Selanjutnya Curie dan Juliot (1934) menemukan bahwa nomor atom akan beekurang dengan bilangan bulat pada saat inti atom memancarkan perluruhan beta adalah kontinu.

Peluruhan beta ditemukan pertama kali pada abad ke-19.pada waktu itu dinunjukkan adanya beberapa isotop radioaktif yang memancarkan zarah bermuatan negative. Namun demikian, dikarenakan adanya kesulitan teknis pengamatan lagsung terjadinya proses tersebut baru dapat dilakukan pada tahun 1945 steleah ditemukannya reactor nuklir. Dteksi neutrino secara langsung baru dapat dilakukan setelah dilakukannya alat pengelip cairan (liquid scintillator). Percobaan peluruhan beta yang berorientasi pada fisika nuklir baru dapat dikembangkan setelah dikuasainya tekniki suhu rendah (cyrogenic).

Dalam bidang teori juga juga ditemukan hambatan dalam menjelaskan spektrum sinar beta, khususnya mengenai kekekalan energi dan spin. Pauli (1930) mengajukan hipotesis yang menyatakan pada peluruhan beta akan dipancarkan pula suatu zarah netral yak bermassa diam yamg dikenal sebagai intri neutrino.

Sifat-sifat sinar 

1) Sinar  dihasilkan oleh pancaran partikel-partikel .

2) Sinar  tidak lain adalah electron berkecapatan tinggi yang bermuatan -1 e.

3) Radiasi sinar  alfa < sinar beta  < sinar gamma.

4) Kecepatan parikel  antara 0,32c dan 0,9c.

5) Sinar  dibelokkan dengan medan magnetic dan medan listrik karena massanya kecil.

6) Jejak partikel  dalam bahan berkelok-kelok.

7) Sinar  memiliki jangkauan beberapa cm di udara.

c.       Pemancaran Gamma

Sinar γ adalah gelombang elektromagnetik. Sinar γ tdak bermassa dan tidak bermuatan. Dibandingkan dengan dua partikel radioaktif lainnya, sinar γ memiliki daya tembus paling tinggi, sedangkan daya ionisasinya paling rendah (Saripudin, K, & Suganda, 2009).

Inti yang memancarkan sinar γ tidak mengalami perubahan nomor atom maupun nomor massa. Secara umum, reaksi intinya dituliskan:

Sebuah energi yang tereksitasi dapat meluruh dengan cara emisiradiasi elektromagnetik dengan cara konversi internal menuju tingkat energi inti yang lebih rendah. Proton yang tereksitasi dapat memancarkan radiasi elektromagnetik sinar gamma melalui peluruhan (Wiyatmo, Fisika Nuklir, 2012).

Sifat-sifat sinar gamma:

1) Memiliki daya tembus paling besar tetapi daya ionisasi paling lemah.

2) Tidak dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnetic.

3) Sinar  merupakan radiasi elektromagnetik dengann panjang gelombang yag sangat pendek.Sinar  hamper tidak bermassa.

4) Kecepatan  bernilai sama dengan kecepatan cahaya di ruang hampa.

5) Sinar  dalam interaksinya menimbulkan peristiwa fotolistrik atau juga dapat menimbulkan produksi pasangan.

2.      Peluruhan Inti atau Peluruhan Radioaktif

Peluruhan radioaktif memberi bukti pertama bahwa hukum-hukum yang mengatur dunia subatomik bersifat statistis. Perhatikan, sebagai contoh, 1 mg sampel logam uranium. Sampel tersebut berisi 2,5 x 10¹⁸ atom yang merupakan radionuklida ²³⁸U yang umurnya sangat panjang. Inti dari atom-atom khusus ini telah ada tanpa meluruh sejak terbentuk-sebelum terbentuknya sistem tata surya kita. Dalam setiap detik, hanya sekitar 12 inti pada sampel kita akan meluruh dengan memancarkan sebuah partikel alfa, mengubah diri mereka menjadi inti ²³⁴Th. Namun demikian,

“Tidak ada satu cara pun untuk memprediksi apakah suatu inti tertentu di dalam sebuah sampel radioaktif akan menjadi salah satu di antara sejumlah kecil inti yang meluruh pada detik berikutnya. Seluruhnya mempunyai peluang yang sama.”

Meskipun kita tidak dapat memprediksi inti mana dalam sampel yang akan meluru, kita dapat mengatakan bahwa apabila sebuah sampel berisi N inti radioaktif,
maka laju (= -dN/dt) peluruhan ini sebanding dengan

di mana λ, konstanta disintegrasi atau konstanta peluruhan memiliki
sebuah nilai karakteristik untuk setiap radioaktif. Satuan SI nya adalah detik inversis (s^-1).

Untuk mencari N sebagai sebuah fungsi waktu t, pertama-tama kita menyusun ulang Pers 42-11 sebagai

dan selanjutnya mengintegralkan kedua sisi sehingga

Atau                                       

Di sini N_o adalah jumlah inti radioaktif di dalam sampel pada suatu waktu awal sembarang . Dengan membuat 0 dan menyusun ulang Pers. 42-13, kita peroleh

Dengan menghitung eksponensial kedua sisi (fungsi eksponensial adalah fungsi aritma natural), kita memperoleh

atau                            

di mana N₀ adalah jumlah inti radioaktif dalam sampel ketika t=0 dan
N  adalah jumlah yang tersisa pada sembarang waktu t sesudahnya. Perlu diingat bahwa lampu (sebagai salah satu contoh) tidak mengikuti hukum peluruhan eksponensal seperti itu. Jika kita menguji masa hidup 1000 buah bola lampu, kita mengharapkan mereka seluruhnya akan meluruh (yaitu, terbakar) pada kurang lebih waktu yang sama. Peluruhan radionuklida mengikuti hukum yang sedikit berbeda.

Sering kali kita lebih tertarik pada laju peluruhan R (= -dN/dt) dibandingkan dengan N itu sendiri. Dengan mendiferensialkan Pers. 42-15, kita memperoleh

Atau               

 

Sebuah bentuk alternatif dari hukum peluruhan radioaktif (Pers. 42-15). Di sini  adalah laju peluruhan pada waktu t=0 dan R adalah laju peluruhan pada sembarang waktu t sesudahnya. Sekarang, kita dapat menulis Pers. 42-11 dalam bentuk laju peluruhan R sampel sebagai

di mana R dan jumlah inti radioaktif N yang belum meluruh harus dicari nilai pada saat yang sama.
Laju peluruhan total R dari suatu sampel yang terdiri dari satu atau lebihradionuklida disebut dengan aktivitas dari sampel tersebut. Satuan SI untuk adalah becquerel. sesuai ama Henry Becquerel, penemu, radioaktivitas :

1 becquerel = 1 Bq =  l peluruhan per detik.

Satuan yang lebih lama, curie, juga masih sering digunakan.

1 curie = 1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ Bq

Berikut ini adalah contoh penggunaan satuan tersebut: "Aktivitas penggunaan batang bahan bakar reaktor #5658 pada 15 Januari 2004 adalah 3,5 x 10¹⁵ Bq (-9,5 x 10⁴  Ci).” Artinya, pada hari tersebut 3,5 x 10¹⁵ inti radioaktif pada batang meluruh setiap detik. Identitas radionuklida di dalam batang bahan bakar, yaitu konstanta disintegrasinya λ, dan jenis radiasi yang dipancarkan tidak berkaitan dengan angka aktivitas ini.

            Sering kali sebuah sampel radioaktif akan diletakkan di dekat sebuah detektor yang, untuk alasan geometri atau inefisiensi detektor, tidak merekam disintegrasi yang terjadi di dalam sampel. Hasil pengukuran detektor dengan keadaan seperti ini sebanding dengan (dan lebih kecil daripada) aktivitas sesungguhnya sampel. Pengukuran aktivitas yang sebanding itu dituliskan bukan dalam satuan becquerel namun secara sederhana dalam hitungan (count) per satuan waktu.

            Ada dua pengukuran yang umum digunakan untuk mengukur berapa lama
massa hidup suatu jenis radionuklida tertentu. Satu pengukuran adalah waktu-paruh T_1/2 sebuah radionuklida, yang artinya waktu ketika N dan R telah berkurang menjadi setengah dari nilai awalnya. Pengukuran lainnya adalah waktu rata-rata (mean life)  adalah waktu ketika N dan R telah berkurang menjadi e^-1 dari nilainya.

            Untuk menghubungkan T_1/2 dengan konstanta disintegrasi λ, kita meletakkan  dalam Pers. 42-16 dan mensubstitusikan T_1/2 untuk t. Maka kita memperoleh

Menghitung logarima natural dari kedua sisi dan mencari T_1/2. kita akan memperoleh
Dengan cara yang sama, untuk menghubungkan  ke λ, kita meletakkan dalam Pers. 42-16, mensubsitusikan  untuk t, dan mencari , sehingga memperoleh:

TIK PERIKSA 2 Nuklida ¹³¹I adalah radioaktif, dengan waktu-paruh 8,04 hari
Pada tengah hari pada tanggal 1 Januari. aktivitas sampel adalah 600 Bq. Dengan
menggunakan konsep waktu paruh, tanpa menuliskan perhitungan, tentukan apakah
aktivitas pada hari pada tanggal 24 Januari akan lebih rendah dari 200 Bq, lebih tinggi dari 200 Bq. lebih rendah dari 75 Bq, atau lebih tinggi dari 75 Bq.

3.      Reaksi Inti

Diantara tahun 1919, ketika Rutherford mengumumkan penemuannya tentang transmutasi nuklir buatan  dan tahun1939, ketika reaksi fisi ditemukan oleh Hahn, Stassman, Meither, dan Frisch; hampir seluruh pengetahuan tentang proses nuklir yang dapat dihasilkan dengan energi penembakan di atas 10 MeV telah ditemukan. Karena kemudian energi penembakan inti telah dapat ditingkatka sampai ke orde 10 BeV, dan banyak tipe-tipe baru reaksi inti yang telah dihasilkan,termasuk meson dan zarah-zarah tak stabil lainnya. Meskipun sekarang telah jelas bahwa zarah-zarah tersebut memainkan peran pentingg dalam gaya inti, pembahasan kali ini dibatasi pada reaksi inti di bawah energi ambang untuk produksi meson (  (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Teori-teori yang detail tentang reaksi inti terpola setelah dua buah model yang tampaknya bertentangan diajukan, yakni model struktur nuklir dan model kulit. Dalam sebuah teori, telah diasumsikan oleh Bohr pada tahun 1936, bahwa nukleon-nukleon di dalam inti secara cepat menggunakan energinya secara bersama-sama di antara mereka. Selajutnya inti majemuk yang terbentuk akan meluruh dengan cara yang independen terhadap mode pembentukanya. Dalam teori reaksi yang didasarkan pada model kulit (Bethe, 1940;  Serber dan Taylor, 1949; Freshbach, Porter, dan Weisskopf, 1954), diusulkan bahwa sebuah nukleon datang akan berinteraksi dengan inti melalui potensial model kulit dengan kebolehjadian serapan dalam inti ini dapat dipadukan dalam teori tunggal oleh Weisskopf (1957) dan Freshbach (1958) (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Sesuai dengan teori Weisskopf, beberapa reaksi inti berlangsung melalui rangkaian tahapan-tahapan. Pada saat zarah datang mencapai tepi potensial inti, interaksi yang pertama adalah refleksi sebagian dari fungsi gelombang yang dikenal sebagai bentuk hamburan (elastis shape elastic scattering) . setiap diskontinuitas potensial memiliki koefisien refleksi yang tertentu dari fungsi gelombang datang yang independen terhadap arah penjalaran gelombang. Bagin fungsi gelombang yang memasuki inti mengalami penyerapan. Freshbach mengusulkan bahwa langkah pertama dalam proses serapan/absorbsi terdiri dari tumbuka dua benda. Dengan perkataaan lain jika zarah datang adalah nukleon tunggal di dalam inti dan menigkatkan tingkatan energinya ke tingkatan yang tidak terisi. Jika zarah penumbuk setelah bertumbukan langsung meninggalkan inti, maka terjadi reaksi langsung (direct reaction. Reaksi ini lebih mungkin terjadi pada energi tinggi, sebab kemudian setidak-tidaknya sebuah nukleon akan memiliki kesempatan yang baik untuk menerima energi yang mencukupi untuk meninggalkan inti (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Jika zarah penumbuk tidak meninggalkan inti maka interaksi yang lebih kompleks akan terjadi. Nukleon penumbuk mungkin berinteraksi dengan nukleon kedua dalam inti dan menaikkan energi nukleon ke tingkat energi yang tidak terisi. Pada kondisi yang sesungguhnya inti dapat dieksitasi ke keadaan kolektif, dan satu dari nukleon-nukleon dalam inti dapat keluar meninggalkan inti. Jika ini tidak terjadi masing-masing dari ketiga nukleon yang berada pada tingkat energi tak terisi dalam inti dapat berinteraksi dengan nukleon lain sampai akhirnya terjadi penggunaan energi bersama (sharing energy), dan terjadilah teori inti majemuk (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Intik majemuk terbentuk melalui himpunan interaksi yang komplek, sehingga tidak dapat diketahui secara detail langkah-langkah awal pembentukannya. Oleh karena itu peluruhan inti majemuk seharusnya menjadi independen terhadap cara pembentukkannya. Mungkin terjadi bahwa zarah penumbuk (atau zarah yang sejenis dengan zarah penumbuk) dpancarkan oleh inti majemuk dengan energi yang sama dengan energi zarah datang. Ini disebut hamburan elastis majemuk. Zarah yang muncul tidak dapat dibedakan dari bentuk zarah hamburan elastatis, kecuali mungkin oleh waktu tunda yang singkat (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Kebolehjadian untuk menemukan zarah datang dalam inti adalah tinggi dan kebolehjadin reaksi inti memiliki potensial atauu resonansi zarah tunggal. Lebih sulit untuk melihat bahwa kebolahjadian pembentukan inti majemuk juga memiliki banyak resonansi yang dikenal sebagai resonasi inti majemuk. Sistem mekanika kuantum dari eksistasi tinggi memiliki banyak tingkat tertutup. Banyak terdapat car-cara yang berbeda dari eksitasi dapat terjadi dengan energi eksistasi yang serupa. Baik energi dan lebar resonansi inti majemuk keduanya dapat dinyatakan hanya dalam terma konstanta empiris, tetapi pemahaman secara teoritis sedang di kembangkan (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Aspek tertentu dari reaksi inti adalah independen terhadap mekanisme reaksi yang detail, dan dapat diturunkan dari kekekalan energi, momentum linier dan momentum sudut. Paritas juga kekal untuk derajat yang sangat tinggi. Selanjutnya, jumlah dan jenis nukleon di dalam setiap reaksi adalah tetap sampai energi reaksi cukup tinggi untuk menghasilka pasangan nukleon dan antinucleon (Halliday, Resnick, & Walker, 2010).

Setelah reaksi inti terjadi kita mengamati inti baru Y dan sebuah partikel b.Secara simbolik,reaksi inti ini kita tulis :

a + X  Y + b + Q

dengan Q adalah energi reaksi. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi sebelum reaksi sama dengan energi sesudah reaksi.Sesuai hukum kekekalan energi,  Energi sebelum reaksi = energi sesudah reaksi  energi reaktan   = energi produk + energi reaksi  energi reaksi  = energi reaktan – energi produk

Q = [(ma  + mX) - (mY + mb) ] x 931 MeV/u

dengan ma , mX , mY , mb adalah massa-massa yang harus dinyatakan dalam u. Catatan :  Jika Q > 0 maka terdapat energi yang dibebaskan (reaksi eksotermik).   Jika Q < 0 maka terdapat energi yang diserap (reaksi endotermik). Dengan demikian kita peroleh persamaan Q = KY + Kb – Ka.

1.      Notasi Reaksi Inti

Untuk energi penembakan inti dibawah 100 MeV, reaksi inti biasa nya menghasilka dua zarah hasil. Reaksi inti dinotasikan dengan :

Dengan

a= proyektil (zarah penembak)

b=zarah hasil (ringan)

X=target (dalam keadaan diam pada sistem laboratorium)

Y= inti hasil reaksi (zarah berat)

         Pada umumnya salah satu hasil reaksi adalah zarah ringan dan lainnya adalah berupa zarah berat. Dala beberpa kasus b dan Y identik. Jika b adalah pancaran gamma maka disebut reaksi tangkapan, dengan Y berupa inti majemuk.

Pada sebagian besar kasus, sebuah reaksi inti menghasilkan lebih dari dua buah zarah hasil, dan prosesnya terjadi secara berturutan sebagai berikut:

(11.2)

Pada dasarnya reaksi nuklir merupakan proses tumbukan antara zarah nuklir dengan inti atom target. Kemungkinan hasil tumbukan antara proyektil a dengan target X adalah :

a. hamburan elastis :

b. hamburan tak elastis :

c. reaksi inti :

2.      Klasifikasi Reaksi Inti

            Reaksi inti dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis zarah penembak, energi penembakan, target, dan hasil-hasil reaks.

Klasifikasi reaksi inti berdasarkan jenis zarah penembak :

1. reaksi zarah bermuatan, dihasilkan oleh : proton (p),

2. reaksi neutron

3. reaksi fotonuklir, dihasilkan oleh sinar gamma

4. reaksi imbas elektron (elektron-induced reactions)

Klasifikasi reaksi inti berdasarkan energi proyektil :

1. energi thermal

2. Energi epithermal

3. Energi neutron lambat

4. Energi neutron cepat

5. Zarah bermuatan energi rendah

6. Energi tinggi

Klasifikasi reaksi inti berdasarkan target :

1. inti ringan A<40

2. inti berat menengah 40 < A<150

3. Inti berat A>150

Klasifikasi reaksi inti berdasarkan mekanismenya

1. reaksi inti majemuk (compound nucleus)

2. reaksi langsung (direct reaction)

            Jika zarah hasil (ringan) identik dengan proyektil, dan memiliki energi yang identik dalam sistem pusat massa maka dikenal sebagai reaksi hamburan elastis. Jika besar energi zarah hasil dan proyektil berbeda disebut hambaran inelastis. Jika hanya sinar gamma yang terpancar setelah reaksi disebut reaksi penangkap (capture reactions). Jika inti hasil memiliki massa yang sebanding, disebut reaksi pembelahan (spallation/fission).

Contoh reaksi inti :

                                                  hamburan elastis proton

                                               hamburan inelastis proton

 atau                                   reaksi (

   atau                                  reaksi penangkapan proton

 atau                                   reaksi fotonuklir

 atau                               reaksi spalasi

 atau                               reaksi ion berat

3.      Mekanisme Reaksi Inti

Menurut Weisskop (1954), mekanisme reaksi inti dapat dibayangkan seperti pada peristiwa jatuhnya berkas cahaya pada sebuah bidang pemukaan, dalam hal ini sebagian berkas akan diserap oleh bidang dan sebagian zarah proyektil akan dihamburkan dan sebagian lainnya diserap oleh inti atom target. Tahap-tahap reaksi inti secara singkat dapat dilihat pada Gambar 11.1 sebagai berikut:

a)      Tahap zarah bebas

Pada tahap ini inti atom targe dipanding sebagai suatu potensial kompleks :

Dengan  adalah potensial real dan  adalah potensial imaginer. Jika V_(r) imaginer maka hanya terjadi serapan saja. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa pada setiap reaksi inti selalu menjadi hamburan dan serapan, dalam hal inni V_(r) harus kompleks. Pada tahap ini sebagian zarah proyektil di hamburkan secara elastis dan sebagian diserap inti atom target untuk memasuki tahap inti majemuk.

Gambar 11.1. Mekanisme Reaksi Inti

      Menurut Freshbach, pada tahap penyerapan terdiri dari tumbukan dua benda. Hal ini berarti bahwa jika zarah proyektil adalah nukleon tunggal, maka zarah tersebut akan berinteraksi dengan sebuah nukleon di dalam inti dan mampu menaikkan energi nukleon ke stage energi yang lebih tinggi seperti tampak pada Gambar 11.2 jika nukleon penumbuk dapat meninggalkan inti maka akan terjadi reaksi langsung. Jika nukleon penumbuk tidak mampu meninggalkan inti maka akan terjadi reaksi langsung. Jika nukleon penumbuk tidak  mampu meninggalkan inti maka akan terjadi interaksi yang lebih kompleks, nukleon  tersebut akan berinteraksi dengan nukleon  ke-2 inti atom, sehingga mengeksitasi inti dalam state kolektif dan sebuah nukleon akan meninggalkan inti.

Gambar 11.2 tahap pertama reaksi inti menurut teori Freshbach

b)      Tahap inti majemuk

Pada tahap ini sebagian zarah yang diserap dari tahap pertama dihamburkan kembali dalam hambura elastis majemuk (compound elastic scattering), sebagian lainnya membentuk inti majemuk atau menuju ke tahap akhir melalui reaksi langsung. Bukti yang memperlihatkan terjadinya pembentukan inti majemuk dapat diperoleh dengan penggambar sebagai berikut :

Gambar 11.3 penggambar waktu nuklir

Waktu yang diperlukan sebuah zarah proyektil untuk melinas diameter inti atom dikenal sebagai waktu nuklir. Neutron dengan energi  1 MeV ( kecepatannya >> waktu nuklir, menunjukkan bahwa zarah yang mauk ke dalam inti tidak langsung keluar melainkan berada di dalam inti dalam selang waktu yang relatif lama untuk membentuk inti majemuk sebelum berdisintegrasi.

c)      Tahap akhir

Pada tahap ini inti majemuk mengalami disintegrasi dan memancarkan zarah untuk membentuk inti baru yang stabil. Jika inti majemuk tidak terbentuk maka pada tahap akhir terjadi reaksi knock-out­, reaksi stripping, reaksi fisi, dan fusi.

E.     Manfaat Radioaktivitas

Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya  beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel  alfa (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang  elektromagnetik gelombang pendek). Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat  radioaktif (Susilo, 2016).

Manfaat radioaktif dalam berbagai bidang kehidupan telah dikembangkan untuk  kepentingan manusia, di antaranya adalah bidang kesehatan dan bidang kedokteran.  Dengan mengetahui sifat-sifat radioisotop dan sinar radiasi yang dipancarkan maka akan  dapat ditemukan kegunaannya di berbagai bidang. Penggunaan radiaktif isotop  diantaranya adalah:

a.      Kegunaan Di Bidang Kedokteran

Isotop Na-24 di dalam Natrium Clorida (NaCl) digunakan untuk meneliti peredaran  darah di dalam tubuh manusia. Selain itu juga ada Isotop I-131 yang digunakan untuk  melihat cara kerja getah tiroid yang ada di dalam kelenjar gondok. Tidak hanya itu, ada  juga Isotop dari Fe-59 yang di gunakan untuk menlihat kecepatan produksi sel darah  merah di dalam tubuh seseorang (Susilo, 2016).

Radioisotop juga bisa berfungsi sebagai sumber radiasi yang bisa digunakan untuk  terapi penyakit kanker. Terapi kanker tersebut dilakukan dengan menggunakan  radiosotop Co-60 (Susilo, 2016).

Disamping untuk terapi, sinar radioisotop kerap dimanfaatkan untuk mensterilkan  peralatan kedokteran. Terutama peralatan yang digunakan saat operasi. Peralatan  kedokteran tentu berbeda dengan peralatan makan sehari-hari. Tidak cukup steril  dengan hanya dibersihkan menggunakan air dan sabun saja. Peralatan kedokteran juga  perlu disterilkan menggunakan sinar gamma dari radioisotop agar benar-benar steril.  Dan juga tidak menimbulkan dampak risiko kepada orang lain ketika harus memakai  peralatan operasi yang sama (Susilo, 2016).

b.      Kegunaan Di Bidang Biologi

Isotop C-14 dan juga Isotop O-17 saat ini digunakan untuk mengamati proses  fotosintesis pada tanaman, Selain itu, Radioisotop dari Natrium dan juga Kalium  digunakan dalam penelitian permeabilitas selaput sel (Susilo, 2016).

c.       Kegunaan Di Bidang Pertanian

Radiositop juga berperan penting di dalam bidang pertanian. Isotop P-32 digunakan  untuk mengetahui cara pemupukan yang sesuai pada tanaman tertentu. Selain itu,  Isotop tsb juga digunakan untuk mengetahui kapan umur tanaman yang baik dan siap  diberikan pupuk (Susilo, 2016).

Menarik sekali karena radioisotop juga dapat menjadikan sebuah tanaman tumbuh  subur dan memproduksi tanaman yang unggul. Bantuan dari sinar gamma mampu  menjadikan sebuah tanaman tumbuh dan memproduksi bibit-bibit yang terbilang unggul (Susilo, 2016).

Selain itu juga mampu membuat waktu panen berlangsung lebih cepat dibanding tanpa bantuan dari radio isotop. Sebab sinar gamma digunakan untuk penyinaran dan mengarah pada perubahan bagian kromosom tanaman atau lebih tepatnya adalah sifat dari kromosom tanaman. Sehingga akan mengalami perkembangan dan pertumbuhan yang berbeda dari biasanya.

Selain itu, fungsi radiasi unsur radioaktif juga berguna untuk:

Ø  Memberantas hama penyakit dengan mengurangi populasi serangga dengan membuat serangga jantan mandul.

Ø  Mendapatkan bibit tanaman unggul.

Ø  Mengawetkan hasil pertanian seperti bawang dan lobak agar tidak bertunas saat disimpan (Susilo, 2016).

d.      Kegunaan Di Bidang Arkeolog

Bagi para arkeolog, Radioisotop dari C-14 digunakan sebagai peruntut untuk mengetahui berapa usia dari fosil yang ditemukan. Umur tanah, dan batuan juga bisa diketahui dengan bantuan unsur radioaktif (Susilo, 2016).

e.       Kegunaan Di Bidang Kimia

Di dalam laboratorium, radioisotop digunakan dalam beberapa reaksi kimia. Dalam reaksi esterifikasi yang membentuk ester dari asam karboksilat dan alkohol. Selain itu digunakan juga pada reaksi fotosintesis di dalam laboratorium menggunakan radioisotop O-18 (Susilo, 2016).

f.        Kegunaan Di Bidang Industri

Sinar radiasi juga sangat penting di dalam dunia produksi industri. Sinar radioisotop yang mampu menembus logam padat dan membuat plat film jadi hitam digunakan untuk mendeteksi apakah ada keretakan dan juga mengukur ketebalan pada bendabenda padat.

Kongkritnya, radioisotop digunakan untuk:

Ø  Mengukur ketebalan kaca

Ø  Menguji kepadatan benda tanpa merusak benda tersebut

Ø  Mengukur ketebalan kertas

Ø  Menjaga produksi timah dalam pembuatan kaleng

Ø  Mengawetkan benda-benda dari kayu seperti kerajinan tangan

Ø  Untuk mengukur efektifitas oli dan aditif pada mesin (Susilo, 2016).

g.      Kegunaan Di Bidang Hidrologi

Raadioisotop juga di gunakan untuk melihat endapan lumpur di sungai dan danau tertentu. Dengan begitu akan diketahui kapan dan dititik mana perlu dilakukan pengendapan pada sungai atau danau tertentu. Selain itu, pemanfaatan dalam bidang hidrologi adalah berguna untuk mengetahui kecepatan aliran sungai, serta mendeteksi apakah ada kebocoran pada pipa air bawah tanah (Susilo, 2016).

F.     Dampak Radioaktvitas

Jika radiasi mengenai tubuh, maka terjadilah ionisasi dan eksistasi molekul-molekul sebagai akibat langsung ataupun tak langsung. Dengan adanya ionisasi terjadilah radikal-radikal bebas yang sangat reaktif terhadap molekul-molekul. Radikal bebas ini merusak sel, yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan struktur atau fungsi sel melalui rentetan reaksi sekunder. Berkaitan dengan pengaruh radiasi pada tubuh manusia, perlu dikenalkan beberapa istilah sebagai berikut:

Ø  Efek somatik, jika radiasi mempengaruhi sel somatik sehingga pengaruhnya muncul pada diri individu yang menerima radiasi.

Ø  Efek genetik atau menurun, jika radiasi mempengaruhi sel-sel germinal sehingga pengaruhnya muncul pada keturunan orang yang terkena radiasi.

Ø  Efek akut, jika pengaruhnya muncul dalam beberapa minggu.

Ø  Efek menahun, jika pengaruhnya muncul dalam beberapa tahun setelah irradiasi.

Ø  Efek non stokastik yaitu adanya hubungan sebab akibat yang pasti antara dosisi radiasi yang diterima dengan pengaruh yang ditimbulkannya, baik pada individu yang terkena irradiasi atau pada generasi keturunannya.

Ø  Efek stokastik, yaitu adanya hubungan sebab akibat yang tidak pasti (Susilo, 2016).

a.      Efek Somatik Non Stokastik

Efek somatik non stokastik dapat dikatakan sebagai efek yang disebabkan oleh tidak bekerjanya sejumlah sel dalam jaringan yang terkena radiasi, terutama pada jaringan yang mempunyai laju pergantian sel tinggi. Hal ini akan menimbulkan hilangnya elemen-elemen jaringan pembawa fungsi spesifik dan gejala klinisnya dapat dilihat dengan hilangnya fungsi tersebut. Sebagai contoh, apabila sel sum-sum tulang terbunuh, maka penyediaan sel darah putih dalam tubuh akan berkurang atau terhenti, sebagai akibatnya orang tersebut mudah terkena infeksi. Pada kerusakan pada sel tertentu akan menimbulkan efek spesifik. Efek tersebut akan makin besar dengan meningkatnya dosis, tetapi sebaliknya efek ini tak akan timbul dibawah pengaruh dosis ambang. Seseorang dapat terkena iradiasi pada beberapa bagian tubuh saja atau seluruh tubuh. Misalnya pada kulit, menimbulkan luka bakar pada gonad menimbulkan kemandulan sementara, dalam sumsum tulang menimbulkan infeksi. Irradiasi pada saluran tubuh akan menghasilkan syndrome organ tubuh, yang tingkat kerusakannya bervariasi tergantung besarnya dosis (Susilo, 2016).

Efek somatik non stokastik hanya terjadi sesudah terjadinya penyerapan dosis radiasi tinggi. Pada keadaan normal efek somatik non stokastik dapat dicegah dengan mentaati nilai batas tertinggi dari dosis yang telah ditetapkan jauh dibawah nilai ambang (Susilo, 2016).

b.      Efek Somantik Stokastik

Efek ini timbul apabila radiasi yang menyebabkan terjadinya kelainan dalam tubuh yang bersifat stokastik, misalnya efek ini muncul secara acak dalam suatu populasi yang terkena iradiasi dengan dosis yang sama. Efek radiasi jenis ini dapat terjadi karena penerimaan dosis tinggi dalam waktu singkat (dosis akut) atau dosis kecil dalam waktu panjang secara terus menerus (dosis kronis). Pada umumnya efek radiasi ini timbul dalam jangka waktu lama setelah irradiasi, sehingga sering disebut efek tertunda. Sebagai contoh: kanker paru-paru pada pekerja tambang uranium, leukimia pada para korban bom atom yang selamat, kanker tulang pada pengecat jam radium (Susilo, 2016).

G.    Miskonsepsi Dalam Materi Radioaktivitas

Dalam pembelajaran fisika sering kali siswa mengalami miskonsepsi dalam memahami materi yang disampaikan oleh guru. Hal tersebut mungkin saja terjadi diakibatkan karena kesalahan dalam cara penyampaian guru. Miskonsepsi dalam pembelajaran fisika di bidang Radioaktivitas. Berdasarkan hasil penelitian kami banyak sekali peserta didik yang tidak mengerti dalam materi Radioaktivitas, bagaimana akan terjadi miskonsespi bila pemahaman terhadap materi radioaktivitas saja tidak mengerti. Hal ini disebabkan karena tidak tersampaikannya materi radioaktivitas karena terbatas waktu sehingga menyebabkan peserta didik kurang memahami dalam materi Radioaktivitas.

Selain secara langsung, untuk mencari informasi terkait miskonsepsi peserta didik pada inti atom dan radioaktivitas ini, kami telah menganalisis beberapa jurnal dan hasilnya sebagai berikut.

1.        Jurnal 1

Judul : PENGEMBANGAN LABORATORIUM VIRTUAL BERBASIS VRML (VIRTUAL REALITY MODELLING LANGUAGE)

Pada jurnal ini beri tenang sebuah pengembangan Laboratorium yang digunakan untuk pembelajaran peserta didik agar peserta didik dapat memahami materi dengan baik ada prinsipnya pembuatan media pembelajaran laboratorium virtual ini menitikberatkan pada pembuatan simulasi dengan bahasa pemrograman VRML (Virtual Reality Modelling Language). Hasil penelitian dalam pengembangan media pembelajaran laboratorium virtual berbasis VRML memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari laboratorium virtual berbasis VRML yaitu media dapat digunakan secara online maupun offline. Proses loading file simulasi yang dibuat dengan menggunakan VRML tidak berlangsung lama dan tidak membutuhkan memori yang besar. Selain itu media dapat memvisualisasikan gerak partikel pada materi teori kinetik gas dalam bentuk 3D. Kelemahan dari laboratorium virtual berbasis VRML adalah proses pembuatan simulasi menggunakan bahasa pemrograman VRML menggunakan coding sehingga untuk pemula membutuhkan waktu yang cukup lama. Proses instalasi program cukup sulit dilakukan jika komputer yang digunakan tidak memenuhi spesifikasi minimal program (Sofi'ah & Sugiyanto, 2017).

2.        Jurnal 2

Judul : Menentukan Waktu Paroh dan Konstanta Analogi Disintegrasi Radioaktif dengan Alat Peraga Pembelajaran Analogi Disintegrasi Radioaktif dari Botol Plastik

Jurnal ini berisi tentang upaya untuk mencari model pembelajaran peluruhan radioaktif yang mudah dipahami dan menarik serta dapat diamati, yakni Alat Peraga Pembelajaran Analogi Disintegrasi Dari Botol Plastik (Model Tabung Torricelli). Dengan menggunakan alat peraga pembelajaran analogi disintegrasi radioaktif dari botol plastik ini diharapkan: Secara teoritis, menambah pengetahuan penulis dan pembaca tentang perlunya alat peraga analogi disintegrasi radioaktif dalam pembelajaran kompetensi / konsep disintegrasi radioaktif. Manfaat secara praktis; Bagi guru : (i) Memberi masukan dan menambah wawasan bagi guru Fisika dalam melaksanakan proses pembelajaran di sekolah. (ii) Dapat memudahkan guru dalam penyampaikan materi pembelajaran kompetensi / konsep disintegrasi radioaktif. Bagi siswa : (i) Dapat memudahkan siswa dalam memahami konsep fisika, terutama konsep  disintegrasi radioaktif. (ii) Dapat memiliki menggambarkan karakteristik analogi disintegrasi radioaktif (waktu paruh dan konstanta disintegrasi). (iii) Dapat meningkatkan minat siswa dalam belajar konsep disintegrasi radioaktif. (iv) Dapat meningkatkan daya serap siswa pada kompetensi dasar disintegrasi radioaktif. (v) Dapat memotivasi siswa aktif dalam kerja kelompok. Dengan penggunaan analogi ini diharapkan peserta didik mampu memahami materi dengan cepat (suparjo, 2014)

3.        Jurnal 3

Judul : Pengembangan Media Pembelajaran Laboratorium Virtual untuk Mengatasi Miskonsepsi Pada Materi Fisika Inti di SMAN 1 Binamu, Jeneponto

Jurnal ini berisi tentang 1) media laboratorium virtual model presentasi dan tutorial pada materi aktivitas zat radioaktif dan daya tembus sinar radioaktif diperoleh hasil valid dan reliabel. Setiap tampilan dilengkapi navigasi, petunjuk, hyperlink,dan fasilitas lainnya untuk memudahkan penggunaan program, (2) perangkat pembelajaran berupa Rencana Pelaksanaan Pembelajaran, Buku Bacaan, dan Lembar Kerja Peserta Didik selain dibuat dalam bentuk hardcopy, juga softcopy autorun CD. Penilaian menunjukkan valid dan reliabel, (3) aktivitas peserta didik di atas 85%, menunjukkan pembelajaran yang dilakukan mampu mengaktifkan peserta didik. Persentase persepsi peserta didik adalah 93,05% menunjukkan sangat setuju terhadap pembelajaran fisika berbasis media laboratorium virtual, (4) berdasarkan tes akhir, terjadi peningkatan pemahaman konsep yang baik peserta didik dibandingkan sebelum diberi media laboratorium virtual. Hal ini menjadi solusi untuk mengatasi miskonsepsi pada materi Radioaktivitas (Swandi, Hidayah, & Irsan, 2014).

BAB III

PENUTUP

A.    Simpulan

Bedasarakan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa:

1.      Atom tersusun atas electron, proton dan neutron

2.      Selisih antara massa nucleon dan massa inti disebut massa defek. Massa defek ini berubah menjadi energi yang mengikat inti, yakni energi ikat inti.

3.      Radioaktifitas adalah pemancaran sinar-sinar radioaktif secara spontan dengan disertai peluruhan atom menjadi inti yang lain.

4.      Dalam radiaoktivitas terdapa pemancaran sinar atau peluruhan sinar yakni sinar alfa, beta dan gamma.

5.      Radiaoktivitas sanagt bermanfaat dibidang kedokteran, pertanian, biologi dll.

6.      Dampak dari suatu radioaktivitas yaitu apabila seseorang terkena radiasi nuklir maka akan mengakibatkan divonis cacat bahkan kematian.

B.     Saran

Saran yang kami ajukan adalah :

1.    Ditujukan untuk guru

      Guru pada dasarnya harus memiliki keterampilan mengajar yang lebih, sehingga inovasi dalam pembelajaran fisika selalu berkembang, dan peserta didik akan merasa tertarik dan nyaman saat pembelajaran fisika berlangsung.

2.    Ditujukan untuk peserta didik

      Peserta didik harus memiliki rasa ingin tahu yang tinggi, serta pemikiran yang kritis, sehingga tidak ditemukannya kesalahan konsep yang dapat berakibat fatal bagi pemahaman siswa ke materi selanjutnya.

Daftar Pustaka

Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2010). Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga.

Kusminarto. (2011). Esensi Fisika Modern. Yogyakarta : CV. ANDI OFFSET.

Mantap Kuasai Konsep Fisika untuk Kelas X, XI, XII SMA. (2013). Yogyakarta: CV ANDI OFFSET.

Saripudin, A., K, D. R., & Suganda, A. (2009). FISIKA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Sofi'ah, S., & Sugiyanto, S. (2017). PENGEMBANGAN LABORATORIUM VIRTUAL BERBASIS VRML (VIRTUAL REALITY MODELLING LANGUAGE). 28031-1-10-20170406.pdf.

suparjo. (2014). Menentukan Waktu Paroh dan Konstanta Analogi Disintegrasi Radioaktif dengan Alat Peraga Pembelajaran Analogi Disintegrasi Radioaktif dari Botol Plastik. 5396-11691-1-SM.pd.

Susilo. (2016). Radioaktivitas dan Perangkatnya. 184-Fisika-Bab-15-Radio-Aktivitas-dan-Perangkatnya.pd.

Swandi, A., Hidayah, S. N., & Irsan. (2014). Pengembangan Media Pembelajaran Laboratorium Virtual untuk Mengatasi Miskonsepsi Pada Materi Fisika Inti di SMAN 1 Binamu, Jeneponto . 923-2916-1-PB.pd.

Wiyatmo, Y. (2012). Fisika Nuklir. Yogyakarta: PUSTAKA PELAJAR.

Wiyatmo, Y. (2012). FISIKA NUKLIR. Yogyakarta: Pustaka Pelajar.

Zaelani, A., Cunayah, C., & Irawan, E. I. (2013). Bimbingan Pemantapan Fisika . Bandung: YRAMA WIDYA.

Hasil Wawancara Guru dan Peserta Didik Terkait Materi Radioaktivitas

Instrumen

Wawancara Guru tentang pengajaran materi

Inti Atom dan Radioaktivitas

1.      Berapa pertemuan yang dilakukan untuk membahas materi Inti atom dan Radioaktivitas kepada siswa kelas XII ?

Jawab

Guru 1 : dalam materi ini saya biasa nya melakukan tiga minggu, 1 minggu nya 2 kali pertemuan berarti 2 pertemuan dalam 1 minggu per 2 jam setiap pertemuannya.

Guru 2 : biasa nya cukup 2 pertemuan saja

Guru 3 : biasanya 2 pertemuan saja

2.      Apa yang dilakukan untuk membangun konsep awal peserta didik tentang Inti atom dan Radioaktivitas ?

Jawab

Guru 1 : melakukan apersiapsi dengan materi Atom

Guru 2 : sebelum pembelajaran anak disuruh menliterasi materi terlebih dahulu

Guru 3: sebelum pembelajaran dikaitkan dulu dengan kehidupan sehari-hari.

3.      Bagaimana Pendekatan pembelajaran yang digunakan untuk mengajarkan materi inti atom dan Radioaktivitas kepada siswa kelas XII ?

Jawab :

Guru 1 : Pendekatan pembelajaran yang efektif untuk materi ini harus saintifik karena kurikulum 2013 pendekatannya harus sainstifik.

Guru 2 : Metode pembelajaran yang digunakan yaitu motode ceramah karena kelas 12 masih menggunakan kurikulum KTSP.

Guru 3: Pendekatannya melalui Video animasi agar peserta didik lebih terbayang dalam memahami materi

4.      Apakah diperlukan media Pembelajaran ketika proses pembelajaran mengenai materi Inti atom dan radioaktivitas? Jika perlu mengapa?

Jawab :

Guru 1 : Pastinya diperlukan, terutama konsep atom, yang perlu digambarkan sehingga anak-anak mengerti maka saya menggunakan power point untuk media penyampaianya

Guru 2 : diperlukan, dengan menggunakan proyektor untuk menampilkan gambar atau video sehingga dapat menunjukkan mana elektron dan mana proton.

Guru 3   : Sangat diperlukan karena itu berpengaruh pada pemahaman peserta didik terhadap materi

5.      Apakah diperlukan praktikum ketika proses pembelajaran mengenai materi Inti atom dan radioaktivitas? Jika perlu mengapa?

Jawab :

Guru 1 : untuk praktikum saya rasa sub-materi waktu paruh perlu dilakukan dengan menggunakan kacang ijo. Tetapi praktikum tersebut tidak dapat dilaksanakan di sekolah.

Guru 2 : Diperlukan, hanya saja alat nya terbatas jadi hanya sekedar membuat project.

Guru 3 : Tidak terlalu diperlukan karena materinya terbatas dan alat set praktikum kurang di fasilitasi oleh sekolah.

6.      Apakah ada menjadi kendala ketika mengajarkan materi Inti atom dan radioaktivitas?

Jawab :

Guru 1 : ada, terutama ketika menyampaikan submateri peluruhan karena peluruhan itu abstrak dijelaskan.

Guru 2 : kendala nya banyak salahsatunya gaya dan cara peserta didik belajar karena setiap peserta didik mempunyai gaya nya masing-masing. dan juga penyampaian materi untuk bisa dipahami oleh siswa yang dibawah standar.

Guru 3 : yang menjadi kendalanya adalah peserta didik sangat sulit untuk dikondisikan dalam memahami karena materi yang dibahas termasuk kategori abstrak.

7.      Apakah sering terjadi miskonsepsi pada materi Inti atom dan radioaktivitas? Jika sering, apa saja yang menjadi miskonsepsinya?

Jawab

Guru 1: Anak-anak ditanya mengapa inti atom dapat meluruh, anak-anak beranggapan ada zat lain yang mempengaruhinya, selain itu ketika peluruhan terjadi sinarnya banyak, mereka bertanya-tanya mengapa terjadi seperti itu.

Guru 2 : paling di inti atom, anak-anak suka ketukar dengan model-model atom. Dan dipengerjaan soal.

Guru 3 : Miskonsepsi pasti ada, hanya saja bagaimana terjadi miskonsepi apabila faham terhadap materinya saja tidak, hal ini karena jarang tersampaikannya materi yang disebabkan waktu tidak memadai.

8.      Mengapa Miskonsepsi tersebut dapat terjadi?

Jawab :

Guru 1 : karena mereka baru mengetahui materi tersebut dan tidak membaca sebelum dilakukan pembelajaran

Guru 2 : bisa dari pihak guru yang salah menyampaikan atau dari pihak anaknya yang kurang tanggap terhadap pembelajaran.

Guru 3 : Karena kurangnya sumber pembelajaran yang dapat mengantisipasi siswa miskonsepsi atau ketidakfahaman terhadap materi.

9.      Bagaimana cara menanggulangi dari miskonsepsi siswa terhadap materi Inti atom dan radioaktivitas?

Jawab :

Guru 1 : ketika pembangunan konsep awal diberikan visualisasi tentang materi yang terjadi miskonsepsi

Guru 2 : mencari sumber lain

Guru 3 : Media pembelajaran yang menarik dan waktu yang disediakan lebih banyak.

10.  Bagaimana mengetahui siswa tersebut mengalami miskonsepsi?

Jawab :

Guru 1 : ketika melakukan apersepsi

Guru 2 : hasil dari pengerjaan soal

Guru 3 : -

11.  Bagaimana cara efektif mengajarkan materi Fisika Inti dan Radioaktif kepada siswa kelas XII supaya miskonsepsi dapat diantisipasi dari awal?

Jawab :

Guru 1 : anak-anak dibuat kelompok dan mencari informasi dari buku-buku lalu dipresentasikan, cara tersebut efektif untuk mengefisiensikan waktu pembelajaran di kelas 12.

Guru 2 : menggunakan media

Guru 3 : Menggunakan media Pembelajaran agar dapat menarik perhatian mereka supaya bisa diajak belajar secara intens.

Hasil Analisis :

            Berdasarkan hasil wawancara tersebut, pembangunan konsep awal diperlukan untuk mengetahui apakah siswa mengalami miskonsepsi atau tidak. Perlunya apersepi dan literasi sebelum memasuki pembelajaran inti agar siswa mampu membangun konsep awal dengan gaya dan cara belajar masing-masing. Pendekatan pembelajaran dalam mengajarkan materi tersebut harus disesuaikan dengan kebutuhan dan kurikulum yang berlaku jika sekolah tersebut dalam pembelajaran sudah dipakai kurikulum 2013 maka akan efisien jika digunakan pendekatan yang sainstifik. Peran media pembelajaran dalam menyampaikan materi tersebut sangat dibutuhkan karena materi tersebut abstrak sehingga perlu di visualisasikan. Sama hal nya dengan praktikum, para guru mengharapkan mampu melakukan praktikum untuk materi tersebut hanya saja terbatas oleh peralatan praktikum yang tersedia disekolah. Kendala dalam mengajarkan materi ini adalah kemampuan siswa menyerap pembelajaran dikelas karena materi tersebut terbilang baru untuk mereka dan setiap siswa memiliki gaya belajarnya tersendiri. Kebanyak siswa masih mengalami miskonsepsi di materi peluruhan dan model atom. Hal tersebut disebabkan karena keterbatas waktu penyampaian dari guru sehingga penjabaran tidak begitu mendetail akibatnya materi tersebut terbilang baru selain itu mungkinkan salah penyampaian dari guru nya tersebut. Untuk mengetahui siswa mengalami miskonsepsi atau tidak dapat ditinjau dari apersepsi dan test setelah pembelajaran. Cara menanggulangi miskonsepsi tersebut bisa dengan menyuruh siswa mencari sumber lain secara mandiri atau pun berdiskusi dengan teman sebaya nya. Cara yang paling efektif dalam mengajarkan materi tersebut yaitu menggunakan media untuk mampu menampilkan gambar atau video (memvisualisasikan) materi fisika inti dan radioaktif.

Instrumen

Wawancara Siswa tentang pengajaran materi

Inti Atom dan Radioaktivitas

1.      Apakah menurut kalian mata pelajaran fisika adalah mata pelajaran yang mudah untuk dipelajari?

Siswa 1 : Susah

Siswa 2 : Sangat susah

Siswa 3 : Sangat susah karena abstrak

2.      Apakah kalian tertarik pada mata pelajaran fisika?

Siswa 1 : Tidak

Siswa 2 : Sedikit

Siswa 3 : Lumayan

3.      Apakah fisika sangat berkaitan dengan kehidupan sehari-hari?

Siswa 1 : Iya

Siswa 2 : iya tetapi tidak semua dapat ditemukan

Siswa 3 : Sebagian

4.      Apakah materi fisika dalam pembelajaran sering dikaitkan dengan ilmu agama?

Siswa 1 : Sering

Siswa 2 : Sering

Siswa 3 : Lumayan

5.      Apakah kegiatan pembelajaran fisika juga ditunjang dengan kegiatan praktikum?

Siswa 1 : Tidak

Siswa 2 : Tidak

Siswa 3 : Tidak

6.      Menurut kalian materi fisika apa yang paling dianggap sulit untuk dipelajari?

Siswa 1 : Banyak, salah satunya Radioaktivitas

Siswa 2 : Radioaktivitas

Siswa 3 : Radioaktivitas

7.      Apakah menurut kalian materi fisika tentang atom dan radioaktivitas dianggap sulit?

Siswa 1 : Sulit

Siswa 2 : Sangat sulit

Siswa 3 : Sangat sulit karena abstrak

8.      Apa yang kalian ketahui tentang inti atom?

Siswa 1 : Atom adalah yang terdiri dari electron, proton dan neutron

Siswa 2 : Atom adalah yang terdiri dari electron, proton dan neutron dan yang bergeraknya adalah electron.

Siswa 3 : Atom adalah yang terdiri dari electron, proton dan neutron

9.      Jika ada sebuah electron dan sebuah proton kemudian saling Tarik menarik,  inti atom yang manakah yang tertarik terlebih dahulu?

Siswa 1 : Elektron

Siswa 2 : Elektron

Siswa 3 : Proton

10.  Jika ada inti atom, maka sering dikaitkan dengan peluruhan, menurut kalian apa itu peluruhan?

Siswa 1 : Tidak Tahu

Siswa 2 : nomor atom dan nomor massanya berkurang

Siswa 3 : Tidak faham

11.  Jika guru menjelaskan materi tentang inti atom dan peluruhan apakah sering menggunakan pengandaian dalam kehidupan sehari-hari? Mengapa demikian?

Siswa 1 : Sering, agar cepat faham

Siswa 2 : Sangat sering karena akan berpengaruh terhadap pemahaman siswa

Siswa 3 : Sering, karena agar cepat mengerti

Catatan: Dikarenakan semua peserta didik kelas 12 telah lulus, jadi peneliti hanya mewawancara siswa yang ada saja yakni 3 orang, dengan itu kami dapat mendapat sebuah informasoi mengenai materi Radioaktivitas.

LAMPIRAN